Крылья для Икара. Как решать изобретательские задачи

Пена — отличный теплоизолятор. Пенная «крышка» может быть образована из имеющихся материалов — жидкого шлака и воздуха. Такая «крышка» удовлетворяет противоречивому сочетанию требований: она есть и ее нет, поскольку сливаемый шлак легко проходит сквозь пену.

4.3. Если бы задача не «капитулировала» на шаге 4.2, мы обратились бы к таблице физических эффектов и явлений. Подходит графа 13 (изменение объемных свойств объекта). Среди перечисленных эффектов есть и «вспенивание».

4.4. На правильный ответ выводит и таблица применения основных приемов устранения технических противоречий (как уже говорилось, эта таблица приведена в книге «Алгоритм изобретения»). Чтобы использовать таблицу, придется вернуться от физического противоречия к техническому. Нужно уменьшить потери энергии (строка 22 в таблице). Если идти обычным путем (поставить крышку), мы проиграем в удобстве эксплуатации (колонка 33) и производительности (колонка 39). Получаем приемы: 35, 32 и 28; 10, 29 и 35. Дважды повторяется прием 35 — изменение агрегатного состояния,— включающий использование пены. Прием 29 (использование пневмоконструкций) на микроуровне тоже означает применение пены.

4.5. Теперь надо перейти от физического ответа к техническому: как именно «газировать» шлак, чтобы на его поверхности появился слой пены. Существуют два способа вспенивания: 1) подать в жидкость газ и 2) подать вещество, превращающееся в газ. Второй способ удобнее, он не требует оборудования (компрессоров и т. д.). Простейшее вещество, превращающееся при высокой температуре в пар,— обыкновенная вода. Такой ответ п зафиксирован в авторском свидетельстве № 400 621.

Остается отметить, что решение, полученное по АРИЗ, оказалось легко конкретизировать. Воду можно подавать либо в шлак, идущий по желобу к ковшу, либо в шлаковую струю, падающую в ковш, либо прямо в ковш. Проверили все три возможности. Пе-нообразование происходило во втором случае. Изобретение было внедрено сразу же...

НЕКОТОРЫЕ ЧЕРТЫ АРИЗ-80

Каждое занятие по теории решения изобретательских задач обычно начинается со сбора домашних работ — записей решения задач. Удивительны эти записи! С одной стороны, — вроде бы обычные учебные работы. А с другой,— нечто вроде актов об испытании нового самолета. Машина (АРИЗ) одна, но пилоты разные... Просматриваешь записи и видишь: здесь все в порядке, здесь небольшая заминка, но все кончилось благополучно, а здесь — авария, катастрофа... Если из тридцати человек ошибку совершили двое-трое, АРИЗ, скорее всего, не виноват. Но когда одна и та же ошибка встречается почти во всех работах — это сигнал о «сбое» в самом АРИЗ.

Задачу о шлаке решали во многих городах. Накопились сотни работ, и во многих из них в одном и том же месте решения обнаружилась заминка. АРИЗ уверенно выводил к идее покрытия, причем такого покрытия, которое сделано из имеющихся, но видоизмененных материалов — шлака и воздуха. Далее возникала идея покрытия из пористых шлаковых гранул. Но гранулы надо изготовлять, их надо удерживать в ковше, чтобы они не вылились вместе с жидким шлаком. Тут-то и возникала заминка. Судя по записям, во многих случаях она легко преодолевалась: вместо покрытия из гранул нужно использовать шлаковую пену — и затруднения исчезают. Но немало было и записей, обрывавшихся именно в этом месте: «Нужно покрыть поверхность расплавленного шлака теплозащитным покрытием из кусков пористого шлака. Не знаю, как получить такой шлак...»

С обычной точки зрения, все очень просто: способности у одних слушателей больше, чем у других. Но такое объяснение ничего не объясняет, оно лишь навешивает ярлыки: называет «способными» тех, кто решил задачу, и «неспособными» — остальных. Но вот дана следующая задача — и все смешалось: многие «способные» не смогли ее решить, а «неспособные» решили...

Для теории решения изобретательских задач типичен другой подход. Если часть слушателей правильно решила задачу, значит, существует объективная закономерность преодоления возникшей заминки, какое-то правило, какой-то прием, словом, нечто, чем вольно или, скорее всего, невольно воспользовались те, кто решил задачу. Нужно выявить это «нечто» и ввести в текст АРИЗ.

Сравним два ответа: покрытие из пористых гранул и пенистое покрытие. Пористые гранулы — это ответ на макроуровне. Пена — ответ на микроуровне: пена образована пленками молекулярной толщины. В АРИЗ-77 нет шага, который предписывал бы переход, когда это возможно, от макромодели задачи к микромодели. Построена макромодель задачи — и ответ получен на макроуровне. Догадается человек перейти на микроуровень — хорошо. Не догадается — решение может зайти в тупик.

Условия задачи чаще всего формулируются в макротерминах («ковш», «шлак», «крышка»). А ответ столь же часто связан с микрообъектами. Отсюда и ошибки.

Вспомните задачу 25 — о том, как предотвратить окисление тонкоизмельченного порошка железа до внесения его в полимер. В записях решения этой задачи нередко встречается такой ответ: «Измельчить железо и тут же, пока порошок не окислился, сделать из порошка крупные куски. Пусть эти куски окисляются с поверхности — это не страшно. Когда куски попадут в полимер, их нужно раздавить, измельчить». Здесь тоже нет перехода на микроуровень. Измельчить железо надо до атомов, а «куски» образовать путем соединения атомов железа с другими атомами...

В АРИЗ-80 введен шаг, пока еще экспериментальный, предписывающий переход на микроуровень. Но первые же испытания показали, что этого недостаточно. В задаче о шлаке переход на микроуровень дает идею тонкой (молекулярной) пленки, а пена — это система из многих пленок...

Существует закономерность, которую можно назвать принципом соответствия: рабочие органы технических систем (точнее — хороших технических систем) имеют примерно те же размеры (или на один-два порядка меньше), что и обрабатываемое изделие (или обрабатываемый участок изделия). Возьмем, например, за

дачу 37 об укладке фруктов в коробки. Модель задачи: два сталкивающихся плода (фиг. 24,а). В записях решения вслед за такой моделью часто встречается нечто вроде фиг. 24,6: введено промежуточное вещество. Размеры этого вещества почему-то чаще всего принимают равными размерам коробки... и решение заходит в тупик: как извлечь промежуточное вещество, когда один слой уложен и нужно укладывать новый слой? По принципу соответствия это вещество должно быть не больше самих плодов (фиг. 24,в); при таких размерах оно легко будет «маневрировать», поднимаясь, благодаря вибрации, над верхним слоем плодов.

Размеры изделий имеют тенденции к увеличению. Даже если уменьшаются размеры единичного изделия, одновременно быстро растет количество обрабатываемых или применяемых изделий. Эта тенденция приходит в противоречие с тенденцией перехода инструмента на микроуровень. Противоречие преодолевается тем, что суммарные размеры инструментов растут (как требует принцип соответствия), а рабочие частицы становятся все мельче и мельче (как требует закон перехода на микроуровень). В задаче о шлаке — по принципу соответствия — крышка должна быть достаточно толстой; если глубина ковша — метры, то толщина крышки — метры или дециметры. С другой стороны, переход к микромодели подсказывает, что прослойка между шлаком и воздухом должна иметь молекулярные размеры. Противоречие устраняется применением толстого слоя пены, образованной тонкими (молекулярной толщины) пленками.

В АРИЗ-80 пришлось, таким образом, ввести не только правило перехода к микромодели, но и правило, требующее учитывать принцип соответствия.

Анализ «по шагам» показывает, какую зону технической системы надо менять. Вепольный анализ говорит о том, каким должен быть качественный состав измененной части. Принцип соответствия и правило перехода к микромодели позволяют подойти к количественной оценке: каковы ожидаемые размеры рабочих частиц и всей измененной зоны в целом.

Задача 50. На прокатном стане изготовляют трубы. Затем их надо проконтролировать — отыскать внутренние дефекты. Размеры дефектов — порядка 1 мм. Основная трудность: труба должна находиться в движении, иначе задержится работа прокатного стана. Составьте вепольную схему решения задачи (что дано, что получено после преобразования). Какого размера должны быть «рабочие частицы» инструмента? Подберите нужный эффект, пользуясь правилами вепольного анализа и таблицей физэффектов. Помните, что останавливать трубу нельзя. Прижимать к ней различные устройства тоже нельзя.

Дано вещество. Чтобы получить хорошо управляемую систему, нужно построить веполь, т.е. ввести второе вещество и поле:

Вещество В2 скорее всего будет газообразным или жидким: оно не должно мешать движению вещества В]. Размеры «рабочих частиц» можно определить, используя принцип соответствия: эти частицы должны иметь размеры 1 мм или на один-два порядка меньше, т. е. десятые и сотые доли миллиметра.

В таблице применения физэффектов выбираем графу 12 — «Контроль состояния и свойств в объеме». Учитывая предполагаемые размеры «рабочих частиц», можно не рассматривать явления, связанные со светом и электричеством — их «рабочие частицы» (волны, электроны) слишком малы. Маловероятно также использование магнитных явлений, так как «магнитные частицы» — домены — имеют размеры порядка микронов. Остаются ультразвук и колебания. Ультразвук вполне подходит: его «рабочие частицы» (длина волны) могут иметь требуемые размеры. Если П — ультразвуковое поле, то В2 — жидкость, например вода. Итак, ультразвуковое просвечивание трубы, движущейся в водной среде.

В течение учебного года в каждой общественной школе изобретательского творчества рассматривают сотни подобных задач — учебных и новых, еще никем не решенных. Через руки преподавателей ежегодно проходят тысячи записей. Теория решения изобретательских задач — новая отрасль знания, и преподавателю приходится быть исследователем. Среди ошибок, допущенных слушателями, изредка попадаются «сбои» и шероховатости,-присущие самому АРИЗ. Они сейчас же становятся объектом пристального изучения; в АРИЗ вносятся изменения — и новый текст алгоритма вновь подвергается массовой проверке. Mobil is in mobile — подвижный в подвижном — этот девиз, принятый капитаном Немо для «Наутилуса», как нельзя лучше подходит и для АРИЗ. Мир науки и техники постоянно меняется, вместе с ним меняется и алгоритм решения изобретательских задач.

Конечно, изменения возникают не только за счет наблюдений, сделанных в процессе обучения и практического применения АРИЗ. Идут теоретические исследования: постоянно продолжается поиск новых закономерностей развития технических систем, в патентных материалах отыскиваются новые приемы и сочетания приемов, физика подсказывает различные эффекты и явления, еще не вошедшие в изобретательскую практику...

КАК ОБЪЯТЬ НЕОБЪЯТНОЕ

Задачу 36 о борьбе с испарением нефти испытывали на занятиях еще в 60-е годы. Потом ее разбор был опубликован, и «рассекреченная» задача надолго перешла в резервный фонд. Такова судьба многих учебных задач: они «рассекречиваются», уходят в резерв, а через какое-то время некоторые из них снова возвращаются в строй. И вот что интересно: когда задачу о шлаке давали тем, кто когда-то решал задачу 36, идея использовать пенную крышку возникала почти сразу — по аналогии со старой задачей. Память прочно хранила оригинальную идею, хотя прошло много лет, да и вообще задача о борьбе с испарением нефти была лишь одной из многих учебных задач.

В АРИЗ все время идет процесс концентрации информации: задачи делятся на группы и по каждой группе формулируется правило, стандарт, прием. Не нужно помнить 20—30 задач, достаточно знать один стандарт. Но появляются новые задачи, более каверзные, они держатся особняком, замкнуто. Когда-нибудь и они станут стандартными, а пока их приходится решать индивидуально. В этих случаях часто срабатывает аналогия: стандартного решения еще нет, но задача чем-то похожа на другую задачу, и потому решение этой другой задачи частично можно перенести на новую задачу.

Возьмем хотя бы задачу об измерении глубины реки с самолета. Это задача на измерение линейного размера. У нас были две подобные задачи: 33-я (измерение диаметра шлифовального круга) и 34-я (измерение глубины прихвата буровой трубы). В обоих случаях вдоль измеряемого объекта располагали «линейку» с метками. Попробуем использовать эту подсказку. Допустим, в реку сброшена «линейка» с делениями через каждые полметра (фиг. 25). Нетрудно сосчитать количество меток над водой и тем

Фиг. 25 Фиг. 26

самым определить число меток под водой, т. е. глубину реки. Но «линейка» для этого должна стоять вертикально, а как этого добиться?

Вот она, инерция терминов, даже таких безобидных, как «линейка»! Привычное представление: линейка — это нечто твердое, какая-то планка, стержень... Заменим слово «линейка» безобидным «измерялка»: «измерялка» должна располагаться вертикально. Что ж, если на одном конце «измерялки» камень, а на другом воздушный шарик — вертикальное положение обеспечено (фиг. 26). Саму «измерялку» можно сделать из лески, метки — кусочки дерева, поплавки. Кстати, воздушный шарик не нужен: метки будут сами держаться на воде (фиг. 27). Задача решена: сбросим с самолета «измерялку» (она практически ничего не стоит: камень, обломки веток, леска), а потом сделаем фотоснимок. На нем будет видно, сколько меток держится на поверхности. Вроде бы все хорошо, но мы, к сожалению, не приняли в расчет течение реки, из-за которого «измерялка» расположится отнюдь не вертикально (фиг. 28)...

Не будем «дотягивать» ответ методом проб и ошибок. Нам интересно использовать приемы, которые подсказывают уже решенные задачи. Рассматривая задачу 34, мы сначала тоже использовали линейную «измерялку». А потом перешли к «нзмерял-ке» в форме неправильного треугольника. Почему бы не поступить так и на этот раз?

Если «измерялка» имеет форму треугольника, то возможны только два варианта. Внизу два камня, а наверху один поплавок (фиг. 29, а). Или же внизу один камень, а наверху два поплавка (фиг. 29, б). Первый случай удобен для наблюдателя, находящегося под водой. Второй — для наблюдателя над водой: зная длины сторон АБ и БВ и определив по снимкам длину АВ, нетрудно рассчитать глубину реки БГ.

Еще нет стандарта, но что-то уже намечается: «Если нужно определить линейные размеры, используй «измерялку» в виде треугольника...»

В информационный фонд АРИЗ входят не только устоявшиеся правила, но и правила только-только формирующиеся, еще не выкристаллизовавшиеся и как бы растворенные в учебных задачах. Поэтому для освоения АРИЗ нужно разобрать по крайней мере сотню нестандартных задач: это не только практика в применении алгоритма, но и очень существенное пополнение его информационного фонда.

Хорошая учебная задача содержит что-то, поддающееся «шагам», стандартам, правилам, и что-то новое, например какую-то тонкость в применении физического эффекта. Вот хотя бы задача 32 о разделении на фракции алмазного порошка. Модель задачи рроста: даны две крупинки алмаза — большая и маленькая; надо их отделить друг от друга (применение сита исключено). Для построения вепольной системы нужно добавить поле. Это ноле должно действовать на одну из частиц (допустим, на крупную) и не действовать на другую. Обе частицы — алмазные, разница только в размерах, поэтому поле должно «срабатывать» в зависимости от размера частицы. Прямой случай применения стандарта 27: если поле и крупная частица алмаза объединяются в одну систему, то необходимо согласовать их частоты: собственную частоту колебаний частицы и частоту поля.

Итак, начнем вибрировать «смесь» двух крупинок. Выберем частоту колебаний так, чтобы большая крупинка «запрыгала» в резонанс. Остается совсем немного до ответа; мы уже заставили крупинки вести себя по-разному. Маленькая крупинка прыгает еле-еле, а большая крупинка старается изо всех сил... Нужно, чтобы энергично подпрыгивающая крупинка куда-то ушла — тогда задача будет решена.

Что же мешает нам довести решение до конца? Прежде всего, мы плохо использовали вепольный анализ. Мы рассуждали так: маленькая крупинка, большая крупинка и поле — получается веполь. Но ведь маленькая крупинка не взаимодействует ни с полем, ни с большой крупинкой! Фактически у нас система из одного вещества (большая крупинка) и поля. Нужно ввести вГорое вещество, которое будет взаимодействовать с «прыгающей» большой крупинкой. Теперь, казалось бы, остается только применить стандарт 12: поместим крупинки в жидкость и будем менять параметры жидкости так, чтобы «прыгающая» крупинка утонула, а неподвижная всплыла. Или наоборот. Но у крупинок одинаковая плотность, они будут тонуть или всплывать одновременно, независимо от того, «прыгают» они или нет.

А вот ответ на задачу: алмазный порошок осторожно кладут на поверхность воды. Алмазы не смачиваются и плавают на поверхности, их держит поверхностное натяжение. Через подсолеи-ную воду пропускают ток. Если теперь включить переменное магнитное поле, в воде возникнут колебания. Алмазы, попавшие в резонанс этим колебаниям, начнут «прыгать», проткнут поверхностную пленку и осядут на дно...

Мы были очень близки к ответу, оставалась одна деталь: порошок надо расположить не в воде, а на воде, чтобы использовать эффект поверхностного натяжения. Эффект этот еще не отражен в таблице применения физэффектов, поэтому разбор задачи, помимо тренировки в анализе и в применении стандартов, пополняет и нашу информацию об использовании фйзических эффектов и явлений. \

У Жюля Верна к концу жизни скопилась картотека в двадцать тысяч выписок. Не каждый современный институт имеет такой информационный фонд... Мы уже говорили, что для взлета мысли нужен огромный запас информации. Теперь можно уточнить: информации тщательно отобранной и не просто хранящейся, а перерабатываемой так, чтобы постоянно повышалась степень ее организованности. Кристалл, опущенный в пересыщенный раствор, быстро растет, частицы вещества переходят из раствора в кристаллическую решетку. Нечто подобное происходит и с информацией, причем роль кристалла играет АРИЗ: множество разрозненных фактов классифицируется, упорядочивается и заменяется эмпирическими правилами, а эти правила в конце концов превращаются в теоретически обоснованную закономерность.

На первом же занятии АРИЗ слушателям объясняют: нужно организовать личную картотеку и регулярно ее пополнять. В картотеку нужно отбирать то, что может увеличить информационный фонд АРИЗ: физические эффекты и примеры их изобретательского применения; новые вещества и примеры нового применения старых веществ; новые приемы и новые сочетания приемов; задачи, имеющие сильные решения, и наоборот, плохо решенные задачи (их можно перерешать); интересные вепольные преобразования; факты к намечающимся закономерностям; интересные случаи технических и физических противоречий...

Основной источник — патентные материалы (бюллетени изобретений, описания изобретений, бюллетень «Изобретения за рубежом», реферативные журналы — в них публикуются рефераты изобретений). А кроме того, литература по физике и химии, всевозможные специальные технические издания, журналы «Изобретатель и рационализатор», «Техника и наука», материалы по истории техники и психологии творчества... Ежемесячно картотека должна пополняться по крайней мере 30—40 выписками. Удобно, когда выписки сделаны на отдельных карточках. В принципе можно использовать и перфокарты, но если количество карточек измеряется тысячами (а только тогда имеет смысл применение перфокарт), то отстает процесс анализа и переработки собираемой информации. В хорошей картотеке должно быть не более тысячи карточек: как только возникает группа однотипных карточек, необходимо заменить ее одной карточкой, отражающей общий принцип, правило, закономерность.

«Охота за информацией», пополнение картотеки и переработка собранной информации намного интереснее, чем, скажем, коллекционирование марок- или спичечных этикеток. Коллекционирование почти никогда не переходит в исследование, сбор же «аризной информации» очень быстро перерастает в научно-исследовательскую работу. Попадает, например, в картотеку патент ФРГ № 1616 242: антенна с изменяемой геометрией имеет отражатель в виде гиперболоида вращения. Тут привлекает простота. Два диска расположены* параллельно и соединены проводами; получается конструкция в виде цилиндра. Если теперь начать вращать диски в разные стороны, цилиндр превратится в гиперболоид ^вращения. Криволинейная конструкция образована прямолинейными элементами! Как в знаменитой башне Шухова в Москве, на Шаболовке. А в японском патенте 44-20937 тот же гиперболоид использован в опорах ленточного конвейера: вместо роликовых опор неизменной формы использованы регулируемые гиперболические опоры. Но разве только в ленточных конвейерах нерегулируемый ролик-каток плохо* работает в паре с гибкой цилиндрической поверхностью? Начинает вырисовываться правило: если есть пара «ролик и поверхность меняющейся кривизны», то для лучшего взаимодействия элементов пары ролик надо сделать в виде регулируемого гиперболоида вращения... Впрочем, правило выводить еще рано, надо продолжить сбор информации: инструмент для обработки поверхности оптических деталей (авт. св. № 156 864); камера для нанесения полимерных покрытий (авт. св. № 280 819); герметичный элемент, допускающий осевое скручивание (авт. св. №309185); инструмент для алмазного выглаживания (авт. св. №437 611)... Десять, двадцать, тридцать таких примеров — и вырисовывается правило: в таких-то случаях следует таким-то образом использовать такие-то свойства гиперболоида вращения. Одна карточка с правилом заменяет десятки частных примеров. И сразу напрашивается мысль объединить эту карточку с аналогичной карточкой по применению ленты Мёбиуса. Теперь просматривается дальняя цель исследования: нужно получить аналогичные карточки по другим геометрическим структурам (спираль, сфера и т. д.), а потом попытаться сформулировать общие правила или составить таблицу для решения «геометрических» изобретательских задач. Такая работа может потребовать двухтрех лет, но трудно даже подсчитать, сколько «человеко-лет» сэкономит потом хорошая «геометрическая» таблица...

Мы привели только один пример, но читатель, наверное, уже увидел, что личная картотека — это не просто накопитель информации, а реактор, в котором информация перерабатывается. Может возникнуть вопрос: а не кустарничество это — в одиночку собирать личные картотеки? Разве может один человек объять необъятное? Нет, это не кустарничество: личные картотеки входят в коллективную систему сводной картотеки. В каждой школе изобретательского творчества преподаватели постоянно контролируют личные картотеки. Наиболее интересные карточки копируются и раз в году выпускаются тиражом, достаточным для обмена с другими школами. Обычно в каждом выпуске сводной картотеки 50 карточек с комментариями. За год сводная картотека увеличивается на несколько тысяч карточек. И дело не только в количестве карточек. Меняется качество информации. Возможности личной картотеки ограничены кругозором одного человека. Как бы ни был велик этот кругозор, он намного меньше коллективного кругозора тысяч специалистов, участвующих в составлении сводной картотеки, в которой сталкиваются потоки информации из самых разных отраслей науки и техники. Причем вся эта информация изложена в единых понятиях АРИЗ: ситуация, задача, модель задачи, технические и физические противоречия, ИКР, прием, ве-польные преобразования и т. д. Поскольку в сводную картотеку попадает отборная информация, «реакции» внутри сводной картотеки идут очень быстро: формулируются новые приемы, правила, стандарты. Информация концентрируется, переходит в таблицы, и сводная картотека остается компактной.

ЧАС, ДЕНЬ, ВСЯ ЖИЗНЬ...

Итак, освоение АРИЗ, плюс регулярное пополнение личной картотеки, плюс изучение все новых и новых выпусков сводной картотеки... Кроме того, в школах изобретательского творчества от слушателей требуют постоянного чтения научной фантастики: хороший фантастический рассказ — это не только художественная литература, но и упражнение по развитию воображения. Кроме того, надо овладеть основами патентоведения... Где взять время на все это?

Жалобы на нехватку времени — чуть ли не главные жалобы XX века. Времени не хватает всем, даже бездельникам. Но вместе с тем никто серьезно не учитывает расход времени. О зарплате за прошлый месяц каждый может сказать с точностью до рубля.

Но кто может сказать, сколько часов в прошлом месяце было потрачено на чтение? Сколько часов ушло на передвижение? Сколько часов потеряно и почему?

В одной школе изобретательского творчества преподаватель раздал слушателям табличку расхода времени и попросил вернуть се через неделю. Табличка была простая: требовалось каждый день отмечать расход времени на основную творческую работу, на вспомогательную творческую работу (например, подбор материалов для основной работы), на чтение и т. д. Преподаватель объяснил, что записывать следует только «чистое» время: разговоры, передвижение и прочие потерн времени отмечаются отдельно. Через неделю группа не сдала домашнее задание.

Преподаватель тщетно просил вернуть таблицы. В конце концов, один из слушателей признался: таблицы

есть, но сдавать их стыдно...

В 1974 г. издательство «Советская Россия» выпустило небольшую книжку Д. Гранина «Эта странная жизнь»—о биологе Александре Александровиче Лю-

бищеве. С 1916 года (Любищеву было тогда 26 лет) он начал вести ежедневный учет расходуемого времени. На протяжении 56 лет Любищев ежедневно записывал, сколько времени потрачено на основную научную работу, сколько — на дополнительную, какие были еще работы, сколько времени потеряно и почему. Каждый месяц составлялась сводка, каждый год подводился годовой баланс. Разумеется, учитывалось только «чистое» время, без каких бы то ни было потерь. Подчеркиваем, учет велся ежедневно па протяжении 56 лет.

Что дает такой учет?

Прежде всего, он позволяет зафиксировать потери времени и определить их причины. Если известны причины потерь, легче бороться за лучшее использование времени. Далее, регулярный учет вырабатывает умение с высокой точностью оценивать в часах любую предстоящую работу. Это дает возможность планировать работу на многие годы вперед. Любищев имел систему целей и планов (он хотел создать периодическую систему биологических объектов) на всю жизнь, на пятилетку, на год, на месяц. Учет времени помогал сравнивать эффективность разных способов выполнения одной и той же работы и применять в дальнейшем более эффективные способы. Из года в год сокращались потери времени, планирование становилось точнее, работа шла лучше. Последние 20 лет жизни Любищев работал более продуктивно, чем в молодости.

Система планирования и учета времени постепенно меняла стиль жизни Любищева. Если поставлены четкие цели и на счету каждая минута, из жизни вытесняется суета во всех ее проявлениях. Вырабатывается умение оценивать чужие работы — видеть заложенный в них истинный труд. Отсюда независимость в суждениях. Огромное количество сэкономленного времени позволяет получить широкие знания в философии, истории, литературе, математике...

В книге Гранина обо всем этом рассказано подробно. Мы настоятельно советуем прочитать эту книгу. А здесь отметим только одно: АРИЗ — не волшебная палочка, позволяющая без труда решать творческие задачи. Чтобы эффективно применять АРИЗ_Г нужно много работать. Поэтому планирование и учет расхода времени — это необходимость. Если они не ведутся — что стоят жалобы на нехватку времени? Ну, а когда планирование и учет расхода времени налажены, жалоб обычно не бывает: их вытесняет деловое обсуждение — как уменьшить те или иные потери времени...

* * *

«Решение задач из своей области средствами этой области» — таков обычный подход к изобретательскому творчеству. Но мы уже видели: интересные задачи не вмещаются в рамки узкой специализации, а самые сильные средства решения обязательно находятся вдали от задачи. «Решение любых задач средствами из любых областей» — только на этой формуле может основываться научная организация творчества. Но чтобы это не было пустой декларацией, требуются обширные знания и, главное, четкое управление их использованием — до решения задачи, когда идет накопление информации на будущее, и в процессе решения, когда информация вводится в действие.

Управление мышлением... Проверьте себя. Вот упражнение: «Дождь, снег, радуга, эхо, полярное сияние — реальные природные явления. Придумайте фантастическое природное явление — столь же интересное и впечатляющее».

Информации на эту тему у вас предостаточно. Нужно только управлять этой информацией. Если вы хотя бы на мгновение растерялись и мысль начала метаться, пытаясь нащупать ответ беспорядочными пробами, значит, мышление управляется неважно. Да, мы не рассматривали таких упражнений. Но это творческая задача, и решать ее надо не методом проб и ошибок, а управляя мышлением. Разве нельзя применить здесь оператор РВС? Или вепольный анализ н вепольные преобразования? Или поставить вопрос шире: какие противоречия приходится преодолевать при выполнении подобных упражнений и какие «шаги» для этого нужны?..

Нельзя просто «выучить АРИЗ» — раз и навсегда. Нужно регулярно пополнять информационный фонд и, главное, нужно постоянно тренироваться в решении задач, совершенствуя управление мышлением.

СИЛА РАЗУМА

КОЕ-ЧТО О ШЕРЛОКЕ ХОЛМСЕ

До сих пор мы говорили об изобретательстве. А как обстоит дело с творчеством в других областях? Возможна ли там алгоритмизация процесса решения задач, считающихся творческими?

Давайте начнем с криминалистики. С Шерлока Холмса и его дедуктивного метода. Кстати, сам Холмс не раз говорил доктору Уотсону, что хотел бы видеть вместо рассказов о раскрытии преступлений учебник по теории раскрытия: «Преступление — вещь повседневная. Логика — редкая. Именно на логике, а не на раскрытии преступлений вам и следовало бы сосредоточиться. А у вас курс серьезных лекций превратился в сборник занимательных рассказов»9^{. Что ж, исправим хотя бы отчасти «ошибку» доктора Уотсона.}

Перелистайте рассказы о Шерлоке Холмсе: в каждом рассказе содержится сложная криминалистическая задача. Нетрудно заметить, что почти всегда в основе задачи лежит криминалистическое противоречие, по форме подобное физическому противоречию. Вот, например, рассказ «Человек с рассеченной губой». Из помещения исчез человек, хотя ни выйти, ни спрятаться он не мог. Противоречие: «Человек находится здесь, поскольку он не мог исчезнуть из этого помещения, и человека здесь нет, поскольку все присутствующие — другие люди». Сыщики из Скотланд-Ярда решают такие задачи методом проб и ошибок, хватаясь в первую очередь за варианты, кажущиеся очевидными. А Шерлок Холмс использует свой метод. Суть этого метода Холмс излагает в одной из бесед с Уотсоном:

«...При решении подобных задач очень важно уметь рассуждать ретроспективно. Это чрезвычайно ценная способность, и ее нетрудно развить, но теперь почему-то мало этим занимаются. В повседневной жизни гораздо полезнее думать наперед, поэтому рассуждения обратным ходом сейчас не в почете. Из пятидесяти человек лишь один умеет рассуждать аналитически, остальные же мыслят только синтетически.

— Должен признаться, что я вас не совсем понимаю.

— Я так и думал. Попробую объяснить это понятнее. Большинство людей, если вы перечислите им все факты один за другим, предскажут вам результат. Они могут мысленно сопоставить факты и сделать вывод, что должно произойти что-то. Но лишь немногие, узнав результат, способны проделать умственную работу, которая дает возможность проследить, какие же причины привели к этому результату. Вот эту способность я называю ретроспективными, или аналитическими, рассуждениями» !.

Мысль Холмса можно пояснить простым примером. Предположим, дана задача: «40 плюс 60. Что получится?» Решить такую задачу просто: есть «факт» (40), есть еще «факт» (60), складываем, получаем «результат» (100). По терминологии Холмса это — синтетическое мышление. Вторая задача: «Дано 100. Как это число получилось при сложении?» Налицо «результат» (100), и надо узнать, суммой каких «фактов» (чисел) он является. Тут по терминологии Холмса нужно аналитическое, дедуктивное мышление. Задача трудная. Может быть, 100 — это сумма 35 и 65. А может быть — 12 и 88. Или 56, 14 и 30...

Чтобы усилить аналогию, надо допустить, что некоторые известные нам «факты» (цифры) лишние, т. е. даны не только числа от 1 до 99, но и 356, 2452 и т. д., которые не могут войти ни в какую сумму, но мы об этом не знаем и можем пытаться получить 100, складывая 2452 и 74... А некоторых нужных «фактов» (цифр) нет, т. е. мы почему-то забыли о существовании, например, чисел 10, 20, 30 и т. д. В этих условиях идти «обратным хо-д’ом» — от результата к породившим его фактам —действительно очень трудно.

Так обстоит дело и при решении изобретательских задач. Нетрудно предугадать, что получится, если применить определенный физический эффект в сочетании с определенным приемом. Но в изобретательской задаче известен «результат» («бухта должна быть очищена от ила»), и неизвестно, суммой каких действий (эффектов, приемов) он должен быть получен.

Как же действует Холмс?

Прежде всего он отбрасывает лишние факты, оставляя только те, которые действительно необходимы: «В искусстве раскрытия 10 ^{преступлений первостепенное значение имеет способность выделить из огромного количества фактов существенные и отбросить случайные. Иначе ваша энергия и внимание непременно распылятся вместо того, чтобы сосредоточиться на главном»10. Холмс много раз возвращается к этой мысли. С точки зрения теории решения изобретательских задач, это тоже очень важно: речь идет о построении модели задачи. Лишние факты должны быть отброшены, а из оставшихся абсолютно необходимых фактов надо построить модель конфликта.}

Сразу возникает вопрос: а как быть с недостающими фактами? Вот ответ Холмса: «Идеальный мыслитель, — заметил он, — рассмотрев со всех сторон единичный факт, может проследить не только всю цепь событий, результатом которых он является, но также все вытекающие из него последствия. Подобно тому, как Кювье мог правильно описать целое животное, глядя на одну его кость, наблюдатель, досконально изучивший одно звено в цепи событий, должен быть в состоянии точно установить все остальные звенья, и предшествующие, и последующие»11 12. Тут прямо напрашивается аналогия с правилами вепольного анализа. Когда мы говорим, что дано одно вещество и потому надо добавить еще одно вещество и поле, идет достройка «звеньев цепи». Аналогию можно продолжить (даже термины в чем-то сходные: есть, скажем, цепные веполи...), но это всего лишь аналогия. Важно другое: чтобы получить недостающие факты путем наращивания «цепи», нужно знать, какие «звенья» можно стыковать и как именно. Нужно знать, как строить систему фактов, т. е. нужно знать законы построения и перестроения систем. Разумеется, эти законы различны для изобретательства и криминалистики. Но важен подход: надо знать и использовать законы достройки и преобразования моделей задач (а для этого надо знать законы развития систем — изобретательских, криминалистических или любых других).

Кроме знания законов, по которым «стыкуются» факты, нужно иметь в запасе обширный набор фактов, могущих понадобиться при «стыковке». То есть нужно иметь мощное информационное обеспечение: «Посредством умозаключений можно решить такие задачи, которые ставили в тупик всех, кто искал их решения с помощью своих чувств. Однако, чтобы довести это искусство до совершенства, мыслитель должен иметь возможность использовать все известные ему факты, а это само по себе предполагает, как вы легко убедитесь, исчерпывающие познания во всех областях науки...» К И Холмс старается «объять необъятное»: ведет картотеку,, тщательно упорядочивает информацию и стремится сжать ее, заменяя множество однотипных фактов одним правилом.

Можно привести интереснейшие высказывания Холмса о том, как должен быть организован информационный фонд, как надо управлять мышлением, чтобы гасить психологическую инерцию, и т. д., и т. п. Но мы не хотим лишать читателя удовольствия заново перечитать А. Конан Дойля. Сейчас нам важно другое. В эпоху, когда криминалистические задачи и в самом деле решались примитивным перебором вариантов, Конан Дойль спрогнозировал возникновение научной криминалистики — и не ошибся. И что самое важное: решение криминалистических задач по методу Холмса (или на основе современной научной криминалистики) похоже — хотя бы и в общих чертах — на решение задач по АРИЗ. Приходится строить модель задачи, выявлять противоречие, преодолевать психологическую инерцию, использовать информационный фонд («таблица криминалистических эффектов»: зависимость между ростом преступника и длиной его шагов, зависимость между сортом табака и свойствами пепла и т. д.).

Ну, а раз алгоритмизация (или «онаучивание») процесса решения задач в изобретательстве и криминалистике идут сходными путями, почему бы теми же путями не пойти и в науке?

ИЗОБРЕТЕНИЕ И ОТКРЫТИЕ: В ЧЕМ, СОБСТВЕННО, РАЗНИЦА?

Потребность в эффективных методах решения творческих задач в технике была осознана еще 30—40 лет назад. Появились методы, если и не порывавшие с древней тактикой бессистемного перебора вариантов, то, по крайней мере, пытавшиеся повысить ее эффективность: мозговой штурм, морфологический анализ, синек-тика. Почти одновременно началась и разработка АРИЗ. Современный инженер, как правило, хорошо понимает необходимость освоения теории решения изобретательских задач или хотя бы ее фрагментов — приемов, методов, правил.

В науке иное положение. Здесь еще сильны традиционные представления, согласно которым открытия делаются особо одаренными людьми, наделенными природными способностями и обладающими глубокими знаниями. Метод проб и ошибок (молодые научные сотрудники непочтительно называют его «методом научного тыка») в науке считается вполне естественным. Конечно, паука не может утверждать, что творческие процессы неиознава- 13 ^{емы и не поддаются усовершенствованию. Такое утверждение противоречило бы самому духу науки. Но существуют удобные формулировки: «Главное — интуиция, а механизм интуиции пока не раскрыт...»}

Еще совсем недавно слово «учецый» было синонимом слова «мудрец», и где-то в подсознании мы до сих пор связываем эти слова. Можно ли сомневаться в том, что мудрец умеет правильно мыслить?!

Некоторые ученые сравнивали процесс открытия с восхождением на труднодоступную вершину. Лезешь вверх, говорили они, выбиваешься из сил, срываешься, падаешь, снова карабкаешься вверх, а когда, наконец, поднимешься на вершину, то обнаруживаешь, что рядом была прямая и удобная дорога... Такие сравнения охотно цитировали, пересказывали, но «теорию поиска прямых и удобных дорог» никто серьезно не разрабатывал.

В 1930 году в Оксфорде вышла книга математика Р. Фишера «Генетическая теория естественного отбора». В ней Фишер, в частности, показал, что для формулирования законов, открытых Менделем, не было даже необходимости в экспериментах: достаточно было разумно использовать обыденные знания, имеющиеся у каждого человека. Все мы знаем, что в среднем ребенок от отца получает примерно столько же наследственных признаков, сколько от матери. Это первая предпосылка.

Во-вторых, мы часто видим, что ребенок получает свои признаки не непосредственно от отца, а, скажем, от деда. Из этого нетрудно сделать вывод, что данный признак в скрытом виде находился и у отца, но был как бы прикрыт другим, аналогичным ему признаком и вынырнул затем лишь в третьем поколении (считая за первое поколение деда). Этих двух предпосылок было бы уже достаточно, чтобы прийти к выводу, что обычно у человека (да и у других организмов, вероятно) каждый признак представлен но крайней мере двумя задатками — от матери и от отца, причем один из них может подавлять собой другой. Это означает диилоидность генов и возможность доминирования одного признака над другим. Отсюда естественно вытекают и те численные отношения, которые вывел Мендель для одной пары признаков.

Третьей предпосылкой является то наблюдение, что ребенок получает признаки разных органов (цвет глаз, форма носа или цвет волос и т. д.) независимо друг от друга. Так, цвет глаз сын иногда наследует от отца, а вьющиеся волосы — от матери. Другой ребенок в этой семье может получить цвет глаз от матери, а гладкие волосы от отца или оба признака от одного родителя. Это уже дает основание для представления о независимом наследовании непарных признаков, к которому пришеч Мендель. Короче говоря, все основные законы Менделя человек, мыслящий точно и имеющий лишь обычный житейский опыт, мог бы достаточно уверенно вывести даже без эксперимента.

Высказывание Фишера — редчайший случай критического отношения к эффективности научного мышления. Факты запаздывания открытий довольно многочисленны, и их видели многие. Но тут же находили оправдания... Типичный пример — история открытия пенициллина в изложении канадского ученого Г. Селье:

«Вот история его открытия. В то время как английский микробиолог сэр Александр Флеминг занимался изучением гриппа, на чашке с культурой стафилококка случайно развивалась плесень и создавала круг, свободный от микроорганизмов. Флеминг немедленно сделал вывод, что какое-то активное вещество (он назвал его пенициллином), продуцируемое плесенью, убивает микробов. Он предположил также, что это вещество может быть использовано для борьбы с инфекционными болезнями. Вы можете сказать, что любой человек, оказавшийся перед лицом подобных фактов, пришел бы к тому же выводу. Однако история свидетельствует, что это не так. В самом деле, подобные наблюдения над различными видами плесени и различными микробами делались не раз и прежде, однако никто серьезно не подумал об их использовании. На первый взгляд, плесень кажется такой грязью, что цредставляется невероятным, чтобы кто-нибудь захотел приложить ее к ране или впрыснуть больному человеку. Плесень обычно растет на испорченных продуктах, и мы так привыкли рассматривать ее как нечто вредное, что только в высшей степени творческий, оригинальный ум, полностью освободившийся от привычных шаблонов мысли, мог сделать подобное открытие. Все другие микробиологи, которым приходилось видеть микробные культуры, разрушенные присутствием плесени, просто заключили, что нельзя допускать плесень в эти культуры. Нужна была вспышка гения, чтобы увидеть всю перспективность этого основного наблюдения» 14

Микробиологи видели, что плесень убивает микробы. Знали, что инфекционные болезни вызываются микробами. Но объединить эти два факта не смогли. Психологическая трещина была совсем мала — и все же ее не удавалось преодолеть. Казалось бы, надо было встревожиться: почему мысль останавливается перед столь небольшими препятствиями и что надо сделать, чтобы преодолеть эту психологическую инерцию? Но Селье делает иной вывод: такой уровень мышления вполне естествен, поэтому, чтобы объединить эти два факта, нужна была «вспышка гения»...

Интересно отметить, что запоздало и учение о «стрессе», созданное самим Селье, причем запоздало на целое столетие! Селье пишет, что для установления открытых им закономерностей вполне достаточно было общеизвестных наблюдений об одинаковом начале различных заболеваний и очень элементарных опытов. Но снова потребовалась «вспышка гения», чтобы увидеть очевидное...